李务伦（吉林省煤田地质局二0三勘探队）

引言

大陆为何漂移，是一个争论不休的话题，自魏格纳正式确立以来，一波一波三折，但大西洋两岸大陆可以合并为一个整体，又容不得不使人探讨这是为什么？魏格纳给出的动力解释为：地球自转引起的离极力而导致，后有学者发文支持这一观点。但随地球磁极倒转的发现和海底扩张的发现，地幔对流成为地球动力学解决地球构造的及大陆漂移的新选择。我在“物体上浮内部结构及规律与重力资料的关系--兼论‘负浮力’的性质（系列2）”一文中，也因浮力结构与对比重力资料提及对流；另在地球形成模型和有些地球动力学假说中承认对流的对地球的作用，但在我能所收集的资料范围内，没有关于对流的运动规律及内部结构的论述。下面就着重讨论对流的规律及内部结构---热结构。

1.  陨石种类及元素构成简述

陨石种类和元素构成，各种各种资料上都有，这里仅做简单陈述。陨石分三类：①铁陨石，占陨石总量的6%，金属含量大于90%，主要由铁镍金属、陨硫铁以及少量的Fe，Ni，Co，Ti，Zr，Cu的硫化物、碳化物、氧化物、磷化物和磷酸盐，以及自然铜、石墨等矿物组成；②铁-石陨石（石-铁陨石），占陨石总量的2%，金属含量大约50%，由大致等体积的硅酸盐相和铁镍金属相组成；③石陨石  占陨石总量的92%，主要由硅酸岩矿物组成。根据是否含球粒陨石分为球粒陨石和无球粒陨石两个亚类。球粒陨石84%，无球粒陨石8%。地球元素构成见表1和表2。

从表1、2可以看出氧、铁、硅、镁在陨石和地球中，均为主要元素，质量均超过90%，但在地壳中氧、铁、硅、镁总量仅为81.6%，钾、钠、铝、钙含量大幅升高，合计达17.50%；洋壳和陆壳又存在差别，洋壳氧、铁、硅、镁总量79.20%，钾、钠、铝、钙含量17.883%；陆壳氧、铁、硅、镁总量80.40%，钾、钠、铝、钙含量18.20%。这些差别应是演化的结果。但具体怎样演化，几乎所有的资料上都有，在此一语带过。

2.  热运动理论简述

地球内部是热的，相当一部分学者认为地幔存在对流。既然地球内部是热的，自然离不开热力学理论，运用热理论解决问题，微观上离不开统计物理，宏观上离不开热力学定律和力学原理。其相关理论简述于下：

(1)统计物理学指出：宏观量是相应的微观量的统计平均值[1]9。如密度、压力、速度、能量等宏观量。

①经典物理范围内，温度的微观意义：温度是物质热运动强度的量度，是分子不规则运动平均平动动能的量度。每一平动自由度的平动动能

…（1）

式中：一个平动自由度的动能，k玻尔兹曼常数，T绝对温度，i自由度(下面相同符号不再标注)

②一个平动自由度动能与相应平动速度的关系：

…（2）

式中：为平动一自由度速度，m粒子质量

③平衡态粒子数分布[2]85

图1  麦克斯韦速率分布律意图

平衡态粒子分布的量子统计有三种：费米-狄拉克(FD)、玻色-爱因斯坦(BE)和介于经典统计和量子统计之间的麦克斯韦-玻尔兹曼(MB)统计。

式中：α为常数，j能级，N能级分布

④麦克斯韦速率分布律[85]60

理论研究知EXP(α+εj/kT)远远大于1，因本文非定量分析，所以认为平衡态时所有粒子分布，均遵守麦克斯韦--玻尔兹曼(MB)统计。粒子的速率分布律为：

…（3）

图1是式(3)式图示表达。

(2)宏观量的热力规律

①热力学第一定律[2]212：

…（4）

U为内能，Q为吸热，W为功，N微小系统粒子数的增加数，μ化学势

图2  一般物质相变关系示意图

②热力学第二定律为：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生任何其它影响（克劳修斯）。克拉珀隆方程为热力学第二定律的直接推论为[3]339：

dp/dT=l/T/(v1-v2)…（5）

式中：l为相变潜热v为物质比容，p为压强

图2是一般物质的相变示意图，它直观反映了压力、温度、体积之间与物态的关系。

③熵增加原理[2]203：当系统从一平衡态经绝热过程到达另一平衡态，它的熵(s)永不会减少；若过程是可逆的，则系统熵值是不变的；若过程是不可逆的，则熵值增加。其数学表达式如下：ds≥dQ/T。

④热力势-亥姆霍兹和吉布斯自由能[2]210-212：亥姆霍兹自由能态函数定义式为F=U-TS，一系统获得热能对外做功，其做功大小为W对外≤-△F，该式表明：系统只从一个热源吸收热量，并初终态温度等于热源温度的条件下，系统对外做功小于等于亥姆霍兹自由能F的减少；当过程可逆时，系统对外做功取最大值，它等于系统F的减少；当过程不可逆时，系统对外的做功小于F的减少量。

吉布斯自由能态函数定义式为G=F+PV=H-TS=U+PV-TS（此处V为体积），其中态函数焓H=U+PV，当系统膨胀做功时△G≤0(可逆取等号，不可逆取不等号)，△G≤0意义为：一个系统若只有体积膨胀做功，且与温度确定、压强确定的环境有热接触和力相互作用，那么这系统达平衡态时吉布斯自由能取极小值。

⑤化学势[2]212-214：在费米-狄拉克统计中，能量为ε的一个单粒子态被占据的概率为f(ε)=((EXP((ε-μ)/(κT))+1)，μ为化学能，而该化学能对于系统有多种粒子，与自由能、内能的关系为：

(j=1,2,…,j≠i)…(6)

式中：μi是系统第i种粒子的化学势，Ni是系统第i种粒子的粒子数

…(7)

当系统为多相组时：

…(8)

式中：指第j相中第i种成分的化学势，第j相中第i种成分的粒子数。

图3  分子间作用力及势能示意图

⑥在外部压力作用下，分子间距离减小，使得物质的密度增大，下面就叙述这一关系。图3[2]表示了分子间的作用力及势能之间的关系。分子间即存在经验引力公式f引(r)=-μ/rt(μ为常数)和经验斥力公式f斥(r)=-λ/rs(λ为常数)，引力将两个粒子拉近，斥力又避免靠的太近如图3-16所示。从而形成伦纳德-琼斯势U(r)=4ε[(σ/r)12-(σ/r)6]，其中ε、σ为常数，其过程相当于电子云相互交叠，粒子存在态可更稳定[2]20-22。粒子间作用力及势能是离子键，共价键、金属键、分子键形成的根源[7]72-79。晶体具有最小内能性：最小内能性是在相同的热力学条件下，较之同种成分的气体、液体及非晶体而言，晶体的内能最小。

3.  原始地球星云物质汇聚简述

原始地球于星云物质中汇聚而成，但不论什么模型，所物质汇聚后遵守球内性质，使得原始地球为球形。最初星子间因引力相互吸引撞击到一起，形成最初的地球，后续的星子不断撞击地球，根据锆石年龄最晚不晚于4.552Ga（Rb-Sr法，Stassen，2005）[4]27形成。原始地球无论形成之初，还是形成过程中及形成之后，最起码它的表层形态状况与图4的小行星状况应当相同。

图4

在小行星（图4）的表层可以清晰的看到各种碎屑，对于形成中的地球当然也不会例外，是不能存在目前的圈层。但在形成过程中引力位能会迅速转变为热能，放射性物质也会因裂变释放热能。在这种情况下，使得形成中的地球，根据陨石种类和元素组成，以及热力学第一定律[式(4)]和式（5），将产生三种不平衡：力、热、化学势。热使得粒子间距离增大，根据式(4)，将对外做功。同时形成中的地球在径向上根据式（5）物质将发生相变，以及根据热力学第二定律，对外太空释热，进而形成地温梯度之原因之一。[4、5、6]

根据前面对陨石的组成看，以硅酸盐最多，当星云物质寓于新的环境下，必将发生重组。矿物如何重组，地球化学中有详细的论述，在此不做过多纠缠。钾、钠、钙离子半径大，形成的各种粒子密度较小且相近的小密度粒子集团；铁、镁离子半径较小，形成密度稍大的中密度粒子集团；而由于铁较多，难免有剩余，从而形成铁单质或与其它粒子结和的密度较大粒子集团。这样就形成的粒子集团的三分，这应是陆、幔、核三分的物质基础。根据表一，小密度粒子量最少，中密度和大密度粒子的量相当。易挥发粒子，形成大气，因此与构造形成关系不大，下面的论述不做涉及。

有了这些简单陈述，下面讨论地球内部热对流。

4.  对流的内部规律--点源热结构的形成

根据球内性质和表一数据看，最初星云物质汇聚一处。铁的密度大，铁不可能完全形成化合物，即便形成化合物也是大密度的，依据球内性质6，大密度物质将内迁。由于生热已成原始地球一部分的较大的M群星子，且离球心较近的首当其中，根据球内合力强度方程，形成椭球状，比其密度小的物质将外迁，一内一外的迁移，因为位能差的存在，使得地球内部温度再升高，这种再升高使得物质粘度降低，并加速一内一外的迁移。根据球内性质，内迁的铁和铁的化合物成为椭球形，外迁的物质形成球层。因为内迁和外迁的物质密度差异较大，这时古登堡面出现。根据对陨石的统计分析，铁陨石仅占很小一部分，更多位于其它陨石中，这部分铁和铁的化合物，也将内迁。无论外迁，还是内移，从物理上讲就是浮沉。既是浮沉就会存在运动结构。

图5  浮力对等压力面改变示意图

根据图4表面的情况和“它存在复杂的地质活动和演化历史”[8]，先对形成中的地球做一假定，假定吸积中的地球所有陨星物质，经过碰撞全部成为了碎屑，所有物质均匀混合，内部且存在不均的急剧生热。如图5所示，图中所示的旋转球台密度为ρ，受热高于周边，根据“物体上浮内部结构及规律与重力资料的关系--兼论“负浮力”的性质（系列2）”对长方体上浮带来的流体结构分析，基于这一思路进行如下的分析。

如图5中ABCD和EKGH即是。图5中示的局部块体的温度升高，粒子间距离增大，密度为ρ，形成高温混合体，与周边相比密度变小，存在密度差D。因而局部块体具有浮力强度为E浮=-E合（ρ2-ρ1）/ρ1（ρ2＞ρ1），浮力F浮=VE浮。假设图5，不存在外引力场，浮力强度的方向与引力场的方向相反，总强度减弱，因此等压力面必改变，如图5所示。有了浮力强度和浮力，块体就有了远离球心的趋势，块体上部压力增大，下部压力减小。等压面发生如下的改变：①等压面ABCD，变成ABB1C1CD。在弧BB1上，右侧压力大于左侧压力，产生了方向向左的压力差F1；右侧C1C亦同，压力差F4方向向右。②原等压面由圆弧EKGH，变为EKK1G1GH。弧KK1，右侧压力小于左侧压力，产生了方向向右的压力差F2，右侧G1G亦同，压力差F5方向向左。③图示块体向上，产生力F3和F6，两侧受其作用。④在图示的力F1到F6作用下，块体左右两侧产生如图示的闭环I1、I2运动。此时“负浮力”和俯冲端倪出现。

若块体底部均匀持续供热，块体上升，上部物质沿F1，F4方向运移；同时带动两侧物质沿F3，F6方向上升；块体底部，外部物质沿F2、F5方向进入块体下，并受到加热，然后加入到上升块体的行列。如果块体和后加入的物质上升快，将出现图示的I1、I2旋转，如果慢I1、I2旋转不会出现。这样，在持续供热下图6所示的受迫热对流--热结构形成。

图6  热结构剖面示意图

图6的高温混合体中，混合粒子集团，按图示运动，但具体到具体粒子集团，因受引力场的作用，运动速度将受到影响，或者说浮力强度或沉力强度对总强度的局部改变。大密度粒子在沉力强度作用下向背离高于高温混合体运移；小密度物在浮力强度作用下以高于高温混合体运移速度同向运移。因此大密度粒子将有一部分，如图7所示的于底部脱离混合体。脱离混合体的大密度粒子集团，受负压作用，集中到热结构下的中部，在沉力强度作用下先形成上小低大囊状，随热结构的运动，囊状物逐渐增大；增大囊状和混合体异位，位能差形成热能，同时由于重核素铀、釷、钚密度都大于铁，这里面重核素的含量密度增高，衰变热得到集中。衰变热与位能热合于一处，促成上覆热结构纵横向增大，这又引起囊状物的增多，最后与其下的地核相连，形成图示的GH，GH也存在运动结构。在GH中还存在密度的不均，如纯铁、重核素U、Tu、Pu，较于铁的化合态比重要大，由于负压作用，它们更可能位于热结构的下部的GH的顶端中部，根据沉力强度，将产生图7所示的沉力运动；另根据性质6，GH还将相对降低高度横展。

图7  热运动空间结构剖面示意图

大密度脱离热结构的同时，小密度粒子也同步的先是溢出热结构，与上覆混合粒子交换位置，位能差形成热能，增加上覆混合粒子的粒子间距离，从而也利于热结构的纵横扩展；而小密度粒子在下部热结构作用下，形成上大下小，展布于热结构的左右两侧的囊状，如图6示。上述过程反复进行，小密度物先出露于混合体，热结构紧随其后，如图7所示。小密度物出露后，内侧受热结构的顶部横向力的作用，小密度物外移，扩张出现。外移的小密度物和热结构形成稳定的力平衡关系；小密度物以及自身内聚力的作用，由于高温，根据性质6此时呈等厚状，但靠近热结构一侧存在流体力学中的壅态；但也不排除其内部存在新的浮沉运动。同时还不断接受来自底部热结构新又分异出的小密度粒子，垂直和水平增生出现，“陆”出现，也就是阿莱格尔所称的泡沫出现了。

GH改变了核部等压力面，根据球内性质，核部半径增大，增大部位与混合体间形成应力积累；同样小密度物的集聚，也改变了混合体的等压力面，在底部造成应力积累，并下传；此两应力做功，产生热能，这一热能量同重核素衰变热一起，称之为核增能，这也是产生地温梯度的原因之一。GH横向上，在不断接受上部热结构的大密度物的同时，向外拓展，并存在图示的热结构，向外的拓展使得核部半径进一步增大，引起核增能，重核素伴随图示热结构有可能，象小密度物一样居于热结构底外侧并富集，这样就不排除链式核裂变发生的可能。上面的分析，可以看出GH内部也存在热运动结构，这一结构与上部的热结构运动方向相反，如图7的下部所示。

GH内部热结构的运动，同样存在粒子的再分异，更大密度粒子向图示箭头的方向下方聚集扩散。依造马学昌老师研究，有可能发生链式核裂变，这将使得原始地球的热运动更加复杂。有报道称，粒子在压力超过140万个大气压后，可成无粘性流，这一情况属实的话，内核热运动需要更深更多的物理学理论，这些理论应包括：凝聚态物理、量子物理最为前沿的物理理论，限于物理理论的浅薄，仅能做上面简单的推测性推理。同时为便于稍后的分析，能否发生链式核裂变，不做考虑，即便发生也认为是核增能的一部分。

通过上面的分析，GH处对上部热结构供热，是热源。热源促进热结构中中部物子上升，在热结构底部形成负压。中部物质的上升，是热引起的，因此可将不断受热的物质看成是一种源，为便于叙述，将此源仍称为热源。GH内部也存在热运动，上部也为负压，因此两负压一起形成负压源。既然是源，就符合拉普拉斯方程∆u=0，因此可根据场论进行分析。

5.  热结构的场分析

根据GH的形成，中部热能高于其两侧，因此在热结构中，中部粒子集团平均密度最小，向两侧增大，存在密度差D。因此中部粒子上升速度最快，向两侧逐渐减小。密度差D的存在，上升粒子，一开始就受到外侧的水平压力，使得粒子边上升，边向中部靠拢。快速上升的中部粒子又对靠拢的粒子产生反抗。当靠拢与反抗力相等时，靠拢停止；过后又因上升速度差异开始扩张。下面再用场对其分析。

图8 热运动流线剖面及投影示意图

图8预给出了流线和等势线。热源左侧的灰白质点，t1时刻质点位于图示的位置，从t1到t5，该质点到达图示的中部，而与该质点相邻的右侧，晚于左侧质点于t2时刻上升的深灰白质点，因速度的差异，在t5时刻也到达热结构中部，并对左侧质点形成反抗力，使之靠拢停止。同样在热源右侧，如图6-6中所示，分别于t2，t4时刻上升的深灰白和黑色质点在刚过中部的位置，t6时刻相遇，左侧质点对右侧质点形成压力，使得深灰白质点右斜上上升，因此过热结构中部质点扇形上升。而这些质点的轨迹，就是流线。

从t1时刻开始图示的质点向右斜上上升，其后必形成真空，而真空的上部压力最小，因此最初的真空后展为半喇叭状。此半喇叭后，质点受真空作用，具有向右斜下运动的方向，质点的右斜下运动，其后的负压形成的半喇叭也将斜下后展，并在左下有扩展，至图示C处，喇叭形成右大左小，中线垂直地表的漏斗。这样由D开始至C的质点轨迹，形成图示的负压流线。从t1时刻上升质点到图示的A处，上升过程中因粘滞力而带动左侧质点运动，同样由D至C的质点的运动带动右侧质点运动，I1就旋转起来。

I1旋转促进C到A间的质点运动。C处质点的向下运动，因I1的旋转,C处右斜上压力最小，右斜上粒子向左斜下运动，其后负压喇叭右侧减小，左侧增大，这样持续下去直至A处，质点轨迹流线出现，并与热源流线相衔接，此时负压喇叭为：与地表平行的上大右展的半喇叭。

图9  重力源示意图

于图8中，中间质点于球形地表GKHPN的H处出露，质点做竖直上抛运动，至最高点回落，并与下部后续质点做非弹性碰撞，然后稳定在图8、9示的S处。由于后续质点的连续上升，于S处并不稳定，开始向两侧运动，影响左右两侧相邻质点斜上运动。左右两侧相邻斜上的质点，又影响其后相邻斜上质点的运动，这样一直持续到A、M处，并使A、M处热源流线方向平行地表向左或向右。此时A或M处质点，存在如下受力，下部支撑力，上部压力，上部物运动冲击力及引力，合力为零，但受后部质点的推力和负压作用，将作斜下抛运动。从而形成图6-5隆起KSP，及热源流线不受上部影响最初做斜上抛的AHM的曲线。KSP可以看成是洋脊形成和海底扩张的理论依据。图6-7中流线1上的质点，于左斜上图示黑点处，受右侧相邻质点作用，停止左斜上，后在重力作用下，做初速度为零的左下运动；流线2上的质点，亦如此。两黑点与A、S的平滑连线AS，就是作斜下运动的重力源。

源于S处的质点，在下部支撑下，沿上凸弧KS运动，到K处速度最大，过K继续左斜下运动，因下部支撑，做下凹运动，至J处，做下有支撑的类抛物线运动，至G处与下部负压相衔接，并取得与G处小密度物力的动态平衡。小密度物与热结构间出现图示的沟。这一轨迹与通过谷歌地球，海沟至海岭的高程计算，得出的剖面与GJKS剖面相同。这就为海沟，海岭，海平原的形成找到理论依据。曲线GJKS也为流线，这一流线与负压流线相衔接。这对海沟吸食海水，就不难理解了；“负浮力”驱动力板块显然不确切。

源于流线1的质点过KA后，与上源于S的质点运动轨迹相同，并与下部负压流线相衔接。但源于流线2的质点过KA后，在下部支撑和上部压力作用下，做下凹运动，某时刻运动方向轨迹与地表平行，且与该处也与地表平行的负压流线相衔。上述过程,图7的右侧同步出现。重力源源于热源的上升的转变，故可以看成热源的一部分。

根据对流的概念及上分析，这是是一种受迫对流。它存在三种源：热源、负压源、重力源，可见过去一句对流，解释地球内部发生的物质运动，显然过于宽泛空洞。为今后方便叙述，将上述的这一热结构称为点源热结构。

在点源热结构内，等压力面尽管物质的运动是连续的，当把上升部分划分成段后，每一段的前部形成物质的盈余，而后部形成物质的亏损；所以点源热结构中等压力面的变化仍如“物体上浮内部结构及规律与重力资料的关系--兼论“负浮力”的性质（系列2）”一样，但因是物质连续的上升，较之长方体上升复杂一些。特别是在下降回返处，即存在负压作用，又存在热结构由顶部最高温，因曝露降温导致的回返物密度增大的下沉作用，是一种双重作用，用强度可表述为：海沟处的“负浮力”是负压强度和沉力强度双重叠加。所以，海沟处重力异常复杂也就好理解了。在图6、图7中，仅画出了因负压而形成的等压力面AB。

6.  小密度物与热结构间的平衡分析

图10为图9左上的一部分。小密度物右下与热结构顶面接触处，存在动态平衡。根据前面的分析，小密度面与热结构间存在着复杂的力的平衡关系。下面做一简单分析，分析如下。

图10 小密度物在俯冲处受力示意图

对小密度任意一质点，存在图10示的受力：热结构对小密度的支撑力N支，热结构对小密度物摩擦力F摩，摩擦力使得左侧小密度物产生图10示的反抗力F抗，及上覆小密度物对该质点重力F引。在图示的坐标系中F抗与X，F引与Y夹角均为α。在X、Y轴的合力分别为：

FX=F摩+F引sinα-F抗cosα…(1)

FY=N支-F引cosα-F抗sinα…(2)

当FX=0，沟的位置稳定；FX＞0，沟的位置向图示左下移，反映热结构扩大，小密度物漂移或消减；FX＜0，沟的位置向图示右上移，反映热结构减弱，沟后退，这就是海沟的为什么会进退。

7.  不同热结构间相互干扰的分析

不同热源间，离得近时热源间会产生相互干扰，下面分析这些相互干扰。

如图11所示，相同点源热结构A与B，由于流线不能相交，故两源流线，相互干扰，一开始时，在A与B间将存在一隔离面L。由于存在负压的作用，在A、B的两负源间负源强度叠加，这一叠加使得负压得到加强，分异的大密度物质使得原本俯瞰为圆的A、B开始变形，除仍向周边发展外，两者之间发展更快，到一定时间两者相连，再往后就形成了图12的形态；当然正压源亦同步进行，中间L消失，新的热结构形成。为便于后面叙述，将这一热结构称之为线源热结构。线源热结构具有以下的顶部外形特征：沿AB轴的顶部，且垂直AB向两侧，具有图9的展布，两端相合即具有点源热结构特征。

7.2  线源热结构的组合形成干扰分析

1.两线源热结构相遇分析

当两线源热结构平行但不同轴：一、如图13的相遇；二、如图14的相遇；三、热结构平行但很小一部分重叠，而重叠部分，因负压用不了太长时间，会形成图13、14的形态。根据场理论，这两种组合具有图示的流线和等势面。同样为了叙述方便，将图13、14称为错轴热结构。其特征为：平行的两线源热结构，在其顶端相错相遇处，不论两平行线源热结构强弱是否相等，两线源热结构顶部间具有V字型结构特征，其它特征与线源结构特征相同，V字型结构是转换断层的形成地，这一点从图中椭圆圈定的位置可一目了然。

2.三线源热结构相遇分析

图15示意了三线源热结构，轴间等角度的组合。在这种组合中，不论三顶端是否相互接触，在负压的作用下，图15左侧的L因负压很快消失，进而形成图15示的右侧热结构。它具有放射性形态，命名为星源热结构。是三联点形成之所在。

两线源热结构，当轴线斜交或垂直相交，在负压作用下很快形成图15示的图右侧非标准的星源热结构。三条以上线源热结构组合，不常见，故不讨论。

星源热结构的特征：三线源热结构顶部轴线相交处，相对高度最高，沿三轴相交的顶部向外高度逐渐降低；三轴线相互间呈V字型，由顶部向外V字结构逐渐扩大，沿左侧图中L高度逐渐降低。

7.3  由错轴热结构到网源热结构形成分析

错轴热结构两顶端蒂合，可形成一犬牙交错的链源热结构，这就形成了洋脊链，链源热结构的顶部展布形态谷歌地球上洋脊相同。链源热结构与链源热结构非顶端相遇，在相遇处形成形成星源热结构；许多链源热结构如此联接，就形成了网源热结构，这在谷歌地球上也表现的一清二楚。图16是来至文献[9]，在文献中认为，冥古宙时期，吸积完成的地球，温度很高地表处于熔融态，地表物质的展布，用电脑做了模拟。仅从这幅模拟图中，可以直观的看到上面所提及的链源热结构、星源热结构、网源热结构。一旦网源热结构布满球内，小密度物岛状、规则不规则位于网眼中，在图16中黑色的在此认为那分异出的小密度物。这些热结构是陆核的雏形，是槽、陆、断块与层块及台的形成基础。

图16[9]

7.3  由错轴热结构到网源热结构形成分析

错轴热结构两顶端蒂合，可形成一犬牙交错的链源热结构，这就形成了洋脊链，链源热结构的顶部展布形态谷歌地球上洋脊相同。链源热结构与链源热结构非顶端相遇，在相遇处形成形成星源热结构；许多链源热结构如此联接，就形成了网源热结构，这在谷歌地球上也表现的一清二楚。图16是来至文献[9]，在文献中认为，冥古宙时期，吸积完成的地球，温度很高地表处于熔融态，地表物质的展布，用电脑做了模拟。仅从这幅模拟图中，可以直观的看到上面所提及的链源热结构、星源热结构、网源热结构。一旦网源热结构布满球内，小密度物岛状、规则不规则位于网眼中，在图16中黑色的在此认为那分异出的小密度物。这些热结构是陆核的雏形，是槽、陆、断块与层块及台的形成基础。

8.  热结构存在的证据

1）洋中脊形态证据

图17为谷歌地球洋中脊的一段截图。在图中由洋脊的顶部向两侧，高度逐渐降低；洋脊错断；错断的洋脊间，流线特点明显；相邻错断洋脊间，近于平行。这些特点与前面错轴热源结构中，不同热源间物质受热后上升特征相同；特别是不同热源间的流线不可相交，从图中的虚线看的十分清楚。两相邻的洋脊间在错断处，脊顶与脊顶间呈V字型，这也与错轴热结构相同。同时也可以看到洋脊脊顶V字型开裂，这种开裂恰好反映前面分析点源热结构，热流上升的特征。因而可以断定，错轴热结构在洋中脊的形成分析中是有道理的，仅以此分析可笃定洋脊的形成是非拉张性的。

图17洋中脊形态

从上面对这一段洋脊链的分析中，不难看到前面分析的热结构有一定的道理，转换断层形成原理的长期未有定论，至此可以说应该清晰了，即转换断层是不同热源间的相互干扰所致。下面通过高程做进一步分析。

2)点源热结构的高程分析

在谷歌地球上，帕皮提是一火山岛，离大洋中脊不是太近，离汤加弧也不远，可以看成点源热结构。用测线验证是否存在图18的海底地形。图18是谷歌地球在帕皮提和汤加弧间的截图，图中Ⅰ为帕皮提到海沟一条测线，在测线上等距离连续取得海底高程，并对应的做出海底测线地形图。在海底测线地形图上，除A处存在凸起外，其它处虽有波动，但不及A处，对这一测点线，做一手工拟合，图中红色线既是。从手工拟合线上可以看出：帕皮提到图示的1点处，虽没有图9 S到K圆滑曲线，但大体存在了S到K的情形；从1到2的海沟的海底地形，基本上与图9 K到G相同。

图18

再看测线Ⅱ，从海底测线图上，除B处存在凸起外，其它处波动较小，手工拟合曲线，基本上体现了图9的海底情态。最后看测线Ⅲ，海底测线图上，海底起起伏伏，波动不大，手工拟合曲线，也可以找到图9 K到G段，即图上1到2段。

3）从洋脊到俯冲带的高程分析

图19

图19为大西洋中部，洋中脊到大西洋西侧唯一海沟的一条测线，在测线图上，A处存在较凸凹外，其它地方波动不大，图9 S到K，K到G，从手工拟合看，还是符合图9的情形。这对线源热结构的存在是一个很好的例证。

图20

    图20是利马北部从海沟到大洋中脊的一条测线，在测线图上的B异常较大，但从谷歌地图上，明显的看到一个小的洋脊，转换断层清楚，所以是一不容忽视的局部小洋脊。小洋脊右侧海底情态从手工拟合曲线上，符合图9的情况；在大小洋脊之间，靠小洋脊一侧，在海底测线图上的A处海底地形较低，这反映了大小洋脊的流线在此相遇，在两个负压源的作用下而形成。可见线源热结构的存在不无道理。

3）转换断层的高程分析

图21是转换断层的截图，图21位于蒙罗维亚西南太平洋上，从截图到测线图上，可以清晰可到转换断层两侧的海底形态，测线Ⅰ从左侧洋脊到另一洋脊，海底形态基本处于降低；测线Ⅱ从右侧洋脊向左，也是如此，符合错轴热结构的特征，可见错轴热结构的存在。

               图21                                      图22

4）三联点的高程分析

图22是毛里求斯东部的一个三联点，三条洋脊交汇于图示的A处。在三条洋脊上，由错源热结构形成的链源热结构清晰可见，星源热结构也清晰可见，其顶点为图示的A处。由A处在洋脊间引三条测线，沿测线在谷歌地球上测试等距离测试，其下部海底地形形态表明：由A向外，海底地形逐渐降低，符合星源热结构的特征，因此星源热结构也是存在的。

5）全球的洋脊网链

谷歌地球上，全球洋脊链，虽有间断，也可以构成看成是一张巨型热结构网，这在谷歌地球上看的当十分清楚，图23简单的图示了谷歌地球上洋脊链。

图23

6）重力资料证据

重力资料仅收集到两件，一件北大西洋的，一件太平洋岛弧。两件在“物体上浮内部结构及规律与重力资料的关系--兼论“负浮力”的性质（系列2）”中已用于比对浮力引起的流体结构，并导出重力资料特征是对流引起的。根据热结构形成分析，这两件资料也可以用来作为热结构存在的证据，由于在“物体上浮内部结构及规律与重力资料的关系--兼论“负浮力”的性质（系列2）”中已有详细分析，故不在重复，需要时可参考该文。

7）地震资料证据

图24

在图24中，IND、TON、KER和ALA俯冲存在明显的回弯，正说明热结构的存在正确。其它俯冲将另行文再解释。图上俯冲深度有的超过1700km，可以推定地幔对流基本是全地幔的,同时也说明物资相变并没有影响俯冲。

8）岛弧多地震、火山和小密度物的证据

在岛弧上的多地震，多火山，正是此处“负浮力”加入新内涵作用的表现。“负浮力”的下拉引起作用面间地震不断，形成双地震带；“负浮力”的下拉使得岛弧具有“壅水”特征，加之此处是小密度物汇聚之地，又有一部分动能转变为热能，多火山也在所难免。进一步证据是冲带具有这样的性质：它是地壳物质循环和挥发分进入地幔的关键区，是熔体抽取、新生地壳生长并最终形成大陆的起点[10]。从这一结论看，上述热结构中，小密度物汇于热结构左右上侧是正确的。TTG（trondhjemite–tonalite–granodiorite）及赞岐岩是太古宙地体的重要组成部分，这些岩石的形成过程对于揭示地球早期板块构造及地壳演化具有重要地质意义。王丹、郭敬辉、钱青等，对华北克拉通阴山地块出露的朱拉沟闪长岩-花岗闪长岩岩体开展了详细的岩石学、地球化学及同位素研究工作，取得了：支持闪长岩体是来自下地壳含水玄武质岩石的部分熔融，该过程可能发生在大陆边缘弧的环境[11]。当然俯冲不限于这一问题，但对于热结构而言这已足够了。

10）其它证据

从所述证据，基本肯定了热结构的存在，这种热结构的底界是核幔边界(冷伟)[12]；倪四道等人的研究认为地幔存在混合对流模式，即有些区域地幔分层对流、有些区域上下地幔整体对流[12]；北京高压科学研究中心，陈久华研究员根据对下地幔矿物布氏岩(Bridgmanite)与镁方铁矿(magnesiowüstite)组合的高压流变实验结果，及长期以来地球物理观测结果的分析，提出地球内部的矿物实际上在以一种混合模式对流（图6-23），该论述发表在2016年1月8日《科学》杂志[13]。但根据对热结构的形成分析认为，即便观测到混合对流，根据对组成地球元素和原子形成矿物的组合，混合对流最终也会演化成全地幔对流。

9.  结语

上面先是分析了热结构的内部运动规律，然后用时下取得的资料，验证了形成中的地球热结构存在，也就是说，热结构始终伴随地球的演化，离开热结构想取得对地球演化是困难的。关于热结构引起大陆漂移，再行文叙说。

参考文献

[1]王竹溪  统计物理学导论[M]    人民教育出版社[M]  1978年5月

[2]范宏昌  热学[M]    科学出版社[M]  2003年2月

[3]黄淑清  热学教程[M]    高等教育出版社[M]  1985年6月

[4]万天丰  中国大地构造学  地质出版社[M]  2011年7月第一版

[4]李务伦 李相通  引力热力在地球演化中的作用探析  山西科技  2020年第4期  48-59

[5]李务伦  大地构造运动的动力系统架构及应用  山西科技  2019年第6期  37-44

[6] http://blog.sciencenet.cn/blog-3433895-122916.html  李务伦等  网状周期性地球构造动力的合力场强度解释（2）

[7]陈光旨  物态[M]    科学出版社[M]  1982年2月

[8]http://www.igg.cas.cn/xwzx/cutting_edge/201905/t20190505_5287635.html 王帅 胡森【前沿报道】Science、Nature等：小行星Bennu和Ryugu的新发现对小行星起源和演化的新认识

[9]http://c.360webcache.com/c?m=badc41d79a674c11daf9d67c0174c1cf&q=%E5%86%85%E5%86%85%E6%A0%B8&u=https%3A%2F%2Fwww.guokr.com%2Farticle%2F440026%2F  溯鹰撰  地核内核内内核:科学家发现地球核心的新结构

[10]郑永飞  陈仁旭等  俯冲带中的水迁移  地球科学  2016年  46（3）  253-286

[11]http://sklable.igg.cas.cn/kydt/201807/t20180716_416215.html  王丹等-JP：晚太古代高δ18O闪长岩成因——来自含水玄武岩的部分熔融

[12]https://www.xianjichina.com/news/details_103056.html  地幔对流研究方法与进展：发现地幔混合对流的重要证据  科技日报  2019年3月14日

[13]https://tech.qq.com/a/20160112/034732.htm  科学家终于找到地幔对流的真正机制  腾讯科学2016年01月12日